直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)變流器裝置

1、直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)變流器裝置風(fēng)力發(fā)電是目前最具有形成規(guī)?；妥罹邆渖虡I(yè)化的可再生能源技術(shù)。而事實(shí)上風(fēng)力發(fā)電在很大程度上取決于變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)的進(jìn)展，變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)成為兆瓦級以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主流技術(shù)。所謂變速恒頻，就是通過調(diào)速控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪轉(zhuǎn)速能夠尾隨風(fēng)速的變幻，最大限度地提高風(fēng)能的利用效率，有效降低載荷，同時風(fēng)輪及其所驅(qū)動的電機(jī)轉(zhuǎn)速變幻時，保證輸出的電能頻率始終與電網(wǎng)頻率全都。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要分為雙饋式和直驅(qū)式兩種類型。雙饋式因?yàn)槠渥兞髌鞔?lián)在雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組中，其容量惟獨(dú)系統(tǒng)總功率的1/31/4，有效地降低了系統(tǒng)成本；與雙饋式相比，直驅(qū)式采納低速永磁同步發(fā)電機(jī)結(jié)

2、構(gòu)，無須齒輪箱（或半直驅(qū)式，采納一級齒輪箱），也無滑輪，機(jī)械故障少，損耗小，運(yùn)行效率高，維護(hù)成本低，但是，因?yàn)橹彬?qū)式采納系統(tǒng)全功率傳輸，初始成本相對高。目前國內(nèi)許多大學(xué)，討論所和企業(yè)主要討論、跟蹤，消化汲取雙饋式并網(wǎng)變流器，而我們公司近年來利用多年討論開發(fā)大功率變頻器主拓?fù)浜突仞伈⒕W(wǎng)控制技術(shù)的優(yōu)勢，專注直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制技術(shù)的開發(fā)，勝利研制出產(chǎn)品，并安裝調(diào)試于內(nèi)蒙古包頭市自治區(qū)項(xiàng)目中，現(xiàn)已勝利運(yùn)行數(shù)月，且無故障記錄1 控制原理兆瓦級大功率直驅(qū)式并網(wǎng)變流器采納多單元并聯(lián)結(jié)構(gòu)，單個單元的主電路拓?fù)洳杉{交直交型結(jié)構(gòu)，1或圖2所示，圖1采納不控整流和boost升壓穩(wěn)壓電路，圖2采納全控整流電路。圖

3、1 帶有boost升壓穩(wěn)壓電路拓?fù)洳杉{圖1主電路拓?fù)?，通過boost升壓穩(wěn)壓環(huán)節(jié)將很好的控制后端的輸入直流電壓，即不管二極管不控整流的輸出直流電壓變幻多大，通過boost升壓穩(wěn)壓電路后，其直流電壓基本穩(wěn)定，使后端逆變器調(diào)制度范圍好，提高運(yùn)行效率，減小損耗，同時，boost電路還可以對永磁同步發(fā)電機(jī)輸出側(cè)舉行功率因數(shù)校正。圖2 pwm整流電路拓補(bǔ)采納圖2主電路拓?fù)?，通過pwm可控整流技術(shù)，可以很好的處理發(fā)電機(jī)端的溝通電壓不穩(wěn)，諧波較大和直流側(cè)電壓變幻大的問題，是最具進(jìn)展前途的主電路結(jié)構(gòu)方式。兩種主電路各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。控制上采納內(nèi)環(huán)，電壓外環(huán)雙閉環(huán)矢量控制技術(shù)。各個單元采納載波移相多重化技術(shù)，無需

4、額外增強(qiáng)，便能使網(wǎng)側(cè)電流總諧波thd小于國標(biāo)5%的要求。2 技術(shù)特點(diǎn)利用多年的研制低壓大功率變頻器的主電路拓?fù)浜湍芰炕仞伈⒕W(wǎng)技術(shù)，勝利研制出直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)變流器，并已勝利用于風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目中，該產(chǎn)品有如下技術(shù)特點(diǎn)：（一）控制上采納電壓電流雙閉環(huán)矢量控制，展現(xiàn)電流源特性，電流環(huán)是直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)變流器控制的核心。（二）變流器對電網(wǎng)展現(xiàn)電流源特性，簡單做多單元并聯(lián)，易于大功率化組裝，各個單元之間采納多重化載波移相，極大的減小了網(wǎng)側(cè)電流總諧波。（三）網(wǎng)側(cè)逆變器采納三電平電路拓?fù)?，適應(yīng)網(wǎng)側(cè)電壓范圍廣，同時也有益于減小網(wǎng)側(cè)電流總諧波。（四）兆瓦級變流器需多個單元并聯(lián)組合，系統(tǒng)控制會自動分組工作，很簡

5、單線性化并網(wǎng)回饋功率，易于囫圇風(fēng)電項(xiàng)目系統(tǒng)控制，同時有益于減小電流總諧波（五）并網(wǎng)變流器采納先進(jìn)的pwm控制技術(shù)，可以靈便調(diào)整系統(tǒng)的有功和無功功率，減小開關(guān)損耗，提高效率，自動并網(wǎng)功率最大化。（六）具有動態(tài)響應(yīng)快，按照風(fēng)電整體控制，可以瞬時滿足大范圍功率變幻要求，適應(yīng)性強(qiáng)。（七）具有溫度，過流，短路，旁路，網(wǎng)側(cè)電壓異樣等各種庇護(hù)功能，具有多種模擬量和數(shù)字量接口，具有can或rs485串行總線等接口，與風(fēng)電項(xiàng)目中的其它部分銜接便利，控制靈便。3 試驗(yàn)波形分析圖3，圖4分離是網(wǎng)側(cè)電壓電流波形圖，圖3是并網(wǎng)電流為60a時的網(wǎng)側(cè)電壓電流波形圖；圖4是并網(wǎng)電流為100a時的網(wǎng)側(cè)電壓電流波形圖，從兩圖可以看出，網(wǎng)側(cè)電流正弦化，且與電網(wǎng)電壓反相，展現(xiàn)負(fù)的單位功率因數(shù)，同時也能觀看到隨著電流的增大，網(wǎng)側(cè)電流的總諧波（thd）越來越小，即整體效率也越來越大。圖3 電流60a時波形圖圖4 電流100a時波形圖4 小結(jié)直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)變流器采納交直交三電平電壓型